數字切片在醫學檢驗專業形態學實訓教學中的應用與探索*

盧 虹

（福建衛生職業技術學院）

引言：醫學檢驗是一門以形態學為核心內容的學科，以培養形態學檢驗工匠人才為目的,在教學中強化形態學實訓教學,提高學生形態識別的能力[1]。隨著檢驗儀器的不斷發展，大部分檢驗科的常規工作都由機器替代。盡管在臨床上形態學檢驗儀器越來越全能化，但由于各類細胞，特別是骨髓標本片中的細胞形態具有多樣性、相似性等特點,儀器無法進行準確的識別,仍需要檢驗的專業人才來檢測[2]。人眼顯微鏡下形態觀察仍是診斷許多疾病的金標準[3]，因此，檢驗人員的專業能力就顯得至關重要。這對高職院校培養具有扎實的形態學檢驗基本技能的人才提出了更高要求。目前，形態學的傳統實訓教學是采用教師講解、學生實踐、教師再講解的方式進行，這受到了時間和空間的限制。特別是后疫情時代，新冠病毒還未消滅，如何有效地開展線上實訓教學是需要面臨的首要問題。隨著科學技術不斷發展，計算機網絡技術在醫學形態學實訓教學的廣泛應用，利用數字切片技術可以很好地解決這些問題，使教學效果得到了提高。這對醫學檢驗專業形態學實訓教學的改革及實訓教學質量的提高有重要意義。

一、數字切片庫的構建

（一）數字切片掃描系統的原理

數字切片（whole slide image，WSI）是利用計算機結合顯微鏡攝影技術，將普通的玻璃切片通過數字切片掃描系統快速掃描為一張全視野的數字化虛擬切片，數字切片保持玻璃切片的完整性和真實性[4]。數字切片掃描系統包含硬件、軟件兩部分，其中硬件包含了數字切片掃描裝置與高配置的計算機，而軟件涉及較多，包括圖像瀏覽與圖像分析軟件、專業級快速掃描控制軟件等。利用配套的數字切片瀏覽軟件，可以對切片進行不同倍率（4x,10x,20x,40x,100x等）觀察以及任意方向移動的瀏覽和分析處理，就好像在計算機上操作顯微鏡一樣，實現無級連續變倍瀏覽切片[5]。將大量的數字切片進行統一編排、分類和歸檔，存儲在大型電腦中就是數字切片庫。

（二）數字切片庫的建立

在后疫情時代，利用網絡信息技術進行線上教學的模式已成為趨勢，這就給線上實訓教學帶來了很大的挑戰，為保證學生的實訓課程能夠保質保量的完成，本實訓室利用麥克奧迪數字切片掃描系統建立數字切片庫。對寄生蟲的蟲體切片，用10倍鏡頭進行掃描得到整張切片的圖像;對寄生蟲蟲卵切片均使用40倍鏡頭進行掃描;對各類血液病外周血標本片、骨髓標本片、微生物細菌標本片、尿液及體腔積液等標本片先用低倍物鏡（10X）采集整張標本片的全視野，再選擇形態典型、染色較好、分布均勻的區域在油鏡（100X）下進行掃描，生成數字切片。采集好的圖像按照標本種類和疾病類型進行編號、命名、歸類并存儲在固定文件夾中存檔。目前，本實訓教學中心已構建血液學檢驗、臨床檢驗基礎、寄生蟲檢驗的數字切片庫。

二、數字切片在形態學實訓教學中的應用

（一）數字切片在《寄生蟲檢驗技術》實訓教學中的應用

《寄生蟲檢驗技術》這門課主要是研究寄生蟲形態結構、生活史、致病特點、實驗室診斷、流行規律、防治原則等[6]?！都纳x檢驗技術》這門課程的實訓教學主要是讓學生觀察成蟲及蟲卵的形態，近年來，本實訓室的寄生蟲標本片由于褪色、破裂等原因使優質的標本片漸漸減少，導致實訓室內標本片質量不一，無法保證每位學生都分發到高質量的標本片。學生在實訓課上利用數字切片，每位學生都能有質量好、形態典型的切片進行形態觀察。數字切片也解決了標本片價格昂貴的問題，節約了教學成本，提高了教學資源的利用率，達到教學資源共享的目的。

（二）數字切片在《臨床檢驗基礎》實訓教學中的應用

《臨床檢驗基礎》是一門綜合性醫學應用學科，在臨床的實踐性和應用性很強，其中外周血細胞、尿液有形成分等形態學檢查對臨床疾病診斷具有重要意義，形態學檢查是本門課程中重要的教學環節[7]。本課程中外周血細胞、尿液、其他體液、分泌物和排泄物等有形成分形態學檢驗對臨床疾病診斷具有重要意義，而異常形態的成分，其形態特點變化多端，不易辨認[8]。通過收集學生平時推片染色良好的正常外周血涂片，臨床典型的異常血涂片標本、各種體液、分泌物和排泄物等標本進行制片、染色，利用數字切片掃描系統掃描成電子切片，建立《臨床檢驗基礎》課程的切片資源庫。在實訓課上利用數碼互動系統發放給學生進行觀察。這樣學生可以隨時觀察到這些形態，豐富了形態學的教學資源，有利于提高實訓教學的教學質量。

（三）數字切片在《血液學檢驗技術》實訓教學中的應用

《血液學檢驗技術》是醫學檢驗專業的核心課程之一，主要用于協助血液病診斷、療效觀察和預后判斷等職業能力的需要設立的一門專業必修課[9]。由于骨髓細胞形態千變萬化、分類復雜、疾病繁多，鑒別難，一直被學生反映是較難掌握的課程[10]。這就要求在實訓教學過程中，教師要有豐富的專業知識及實踐能力，需要進行大量的閱片，對教師的業務能力提出了更高的要求。利用數字切片掃描系統，教師不定期查看電子切片，實時接觸臨床真實病例，不斷提升自身的教學業務水平。

《血液學檢驗技術》實訓教學目標之一是要求學生能掌握正常及常見血液病的血細胞形態學特征。在實訓教學中，可利用數碼互動系統，將數字切片分發到學生機上，利用數字切片瀏覽軟件對數字切片進行不同倍數的觀察，可以實現多張切片來回切換對照觀察，教師也可在切片中截取典型的細胞進行講解，并保留典型細胞作為實訓教學案例使用，為學生在課后復習提供更豐富的圖庫資源。同時結合臨床資料對數字切片進行全面觀察、分析，使學生把數字切片與疾病兩者有效聯系，有助于激發學生的學習興趣，提高分析問題和解決問題的能力。學生也可以借助數字切片進行自學，強化練習，課后復習，能夠提高學生的學習主觀性和能動性，激發學生的學習熱情[11]。

（四）數字切片在形態學實訓技能考核中的應用

傳統的形態學考試是學生隨機抽取標本片在顯微鏡下找出指定的考核成分后拍照、命名、提交。由于學生人數較多（需要分組進行考核），實驗準備煩瑣，又存在玻璃切片標本質量不一等問題，這種考核模式既費時，又不好把控實訓考核的公平性。在形態學實訓考核中利用數字切片與數碼互動實訓室相結合的方式，教師發放電子切片，學生在電子切片上找出需要考核的有形成分，拍照、命名、提交。這種模式既節約了時間，又保證了標本的質量，同時也讓形態學考試更貼近臨床，確保了考核的有效性、真實性、公平性與客觀性，成績也更有可比性。

（五）解決疫情期間線上實訓教學的問題

在新型冠狀病毒流行期間，學生無法返校上課，為響應教育部“停課不停學”的要求，我校利用網絡平臺開啟了線上教學。形態學的線上教學則使用數字切片進行，教師對細胞形態進行講解，學生在家用電腦觀察數字切片，學生不懂的細胞形態截圖與教師交流，實現跨時空的交流學習。同時也方便于學生課前預習及課后復習，促進了自學能力的培養。

三、數字切片的特點

（一）數字切片與玻璃切片的比較

傳統的形態學實訓課中，學生必須在實訓室使用光學顯微鏡觀看玻璃切片，受到了時間和空間上的限制;其次，玻璃切片在使用的過程中容易損壞、褪色、不易保存;此外，還受到切片的質量的影響。

數字切片是從玻璃切片掃描出來的圖像，但與玻璃切片相比，有以下的優勢；其一，數字切片以文件形式儲存，不易損壞，方便保存，減少損耗，節約了實訓教學的成本;其二，利用數字切片，學生可以隨時在電腦端用數字切片的瀏覽軟件對切片進行自主觀察，不受時間和空間的限制，能充分調動學生學習的積極性和主動性,培養學生的自主學習能力，特別是在疫情期間，可跨越時空完成線上的形態學實訓教學，保證形態學實訓教學的順利完成;其三，將數字切片與數碼互動相結合的方式應用在形態學的實訓考試中，使得考試更方便、更公平，數字切片資源也更豐富。

（二）將數字切片應用于教師和學生技能競賽水平的優勢

近幾年，在全國檢驗形態學的技能競賽中，均是利用數字切片作為考核工具，考核教師和學生對骨髓細胞和外周血細胞形態識別的能力，以及對疾病診斷的綜合能力。我校自購入數字切片掃描系統后，通過將數字切片引入日常的形態學實訓教學和實訓考核中，提升了學生形態的辨認能力。近年來，我校師生在全國檢驗技能大賽中均獲得優異的成績。技能大賽是以提高實驗教學質量、激發學生學習興趣，提高學生的操作技能和實踐能力，培養學生嚴謹的學習態度、科學的研究方法為目的[12]。參賽選手具備嫻熟的操作技能和扎實的專業知識功底是取得優異的競賽成績關鍵[13]。以賽促教、以賽促學，將技能競賽與常規教學有機融合，將競賽內容與平常的實訓教學相結合，可提高學生的專業能力。

（三）數字切片與顯微互動實訓室相結合，提高學習興趣

我校主要使用顯微數碼互動實訓室進行形態學的實訓教學，該實訓室配備了60+1套設備，可容納60名學生同時觀察標本片。在數碼互動實訓室中學生利用顯微鏡自主閱片，可在電腦上實時查看顯微鏡下的圖像，教師通過互動軟件查看學生電腦屏幕，若學生電腦上有典型的細胞也可向全班同學分享屏幕，達到教師和學生的電腦實時有效互動。在數碼互動實訓室加入數字切片的教學方式，可以讓教師和學生在同一時間觀察同個數字切片或多張切片，實現資源共享，學生實時觀察數字切片更具有對比性。

本實訓室在醫學檢驗形態學的實訓教學中利用數字切片和傳統玻璃切片相結合的方式開展實訓教學。經過一學年的學習后，對2020級醫學檢驗專業301-304班196 位學生，采用調查問卷的方法，對利用數字切片進行實訓教學的興趣度、學習效果的影響等方面進行調研，調查結果顯示：4個檢驗專業班196名學生中，91.84%的學生認為利用數字切片能提高形態學的學習興趣，93.37%的學生認為數字切片有利于提高在實訓課程中與老師的互動，90.81%的學生認為在線上教學中利用數字切片的方式很有效果，96.43%的學生認為利用數字切片與傳統玻璃切片相結合的授課方式更有利于形態學實訓課程的學習。

問卷調查結果表明，利用數字切片能提高學生形態學的學習興趣，數字切片與玻璃切片相結合的方式有利于學生對形態的學習，便于學生觀察、提問、交流和課后復習。在傳統教學模式下將數字切片與玻璃切片相結合的方式，豐富了學生的學習方式及內容，可以充分調動學生學習的自主性，有利于學生學習效果的提高及學習興趣的培養。

四、存在問題及解決辦法

（一）數字切片的使用會減弱學生對顯微鏡使用的能力

正確使用顯微鏡是醫學檢驗專業學生的基本操作，而數字切片是在電腦上查看、識別有形成分，如果完全用數字切片替代顯微鏡進行形態觀察，會導致學生使用顯微鏡的技能弱化。所以在線下的形態學實訓教學中應采用數字切片與傳統顯微鏡觀察標本片相結合的方式，既提高了學生形態識別能力，同時又加強了使用顯微鏡的技能。

（二）數字切片處理后的圖像存在一定的失真和色差

數字切片與真實標本顯微鏡下的形態對比存在一定程度圖像失真、色差和分辨率不足等缺點。例如：骨髓細胞胞質中的顆粒顏色存在色差，核染色質結構不太清晰等，這會影響學生對細胞的正確辨認。希望隨著科技進步，應用軟件不斷開發、升級，這些問題能迎刃而解。

（三）數字切片不能準確反映疾病的真實特征

由于數字切片一般只對選定范圍內的區域進行掃描，有些疾病具有診斷價值的細胞密度低，未完全掃描出來，無法觀察到，故部分數字切片不能準確地反映疾病的真實特征。而且在骨髓細胞檢驗中，利用數字切片無法在低倍鏡下進行巨核細胞的計數、骨髓增生程度判斷。針對這種情況，可以讓學生在傳統的玻璃切片中進行觀察。

五、結語

綜上所述，將數字切片作為一種新的教學手段應用于醫學檢驗專業形態學實訓教學中，對醫學檢驗形態學實訓教學的改革有重要的意義。下一步，我們將繼續豐富切片庫的資源，同時利用學校的網絡服務器，實現手機、平板、電腦共享，隨時隨地進行數字切片觀察、學習、交流等。雖然數字切片在實際使用過程中存在著一些問題，但是相對于傳統的實訓教學方式有較強的優勢。數字化實訓教學勢必成為一種趨勢，也逐漸成為現代化醫學教育的重要組成部分。因此只有重視醫學檢驗形態學的實訓教學，讓實訓教學發揮出應有的作用，才能培養更多的實踐能力強、具有創新精神的實用性人才，讓醫學檢驗實訓教學開辟更廣闊的前景。